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石家庄新闻网◆新闻背景
日前,高分四号卫星在监测台风的任务中表现优异。台风在传统气象卫星“眼”中是一个云团,但我国首颗地球同步轨道遥感卫星高分四号卫星携载的“千里眼”相机,可以看清台风中心结构及其演化机理,这让我国的台风预测迈入“准确”时代。
哈勃望远镜是一台著名的空间望远镜,它实现了天文学家看清宇宙的梦想。地球上的居民如何看到地球上发生了什么,这就需要一台望向地球的太空望远镜,它的学名叫对地遥感观测系统。
本质上,太空望远镜和地面上的望远镜原理基本相同。但地球被大气层包裹,从地面看太空的大气扰动大,导致看不清甚至“看花眼”。卫星发射技术成熟后,人们就把望远镜“打”到太空去看宇宙和地球,大家惊异于太空中影像的清晰程度,人类探索太空、监测地球的能力也极大增强。
但是,太空环境对太空望远镜材料是一个不小的考验。
空间反射镜的材料目前已有玻璃、碳化硅陶瓷、铍以及多种复合材料。一般的玻璃材料满足不了太空望远镜的需求,因为太空中热环境很不好,要求材料有很低的膨胀性,几乎是零膨胀才行。于是,发展出膨胀系数极小的微晶玻璃,还有美国发明的超低膨胀石英玻璃,后者就用在了哈勃空间望远镜的主镜上。
通过卫星将“大镜子”打到预定轨道,有一个要求是“大镜子”不能太重,于是人们试着解决材料轻量化问题,比如在微晶玻璃背面打轻量化孔,呈蜂窝状。
卫星运载发射时的力学环境很不好,相当于一个很重的重物压在“大镜子”身上,同时全程震动和颠簸,“大镜子”必须很刚强才不易受外界干扰变形。于是,热变形系数和刚度这两个重要参数成为光学材料的基本要求。
近年来,金属铍以强大的优势广泛应用在反射镜材料上,这种材料在零下233摄氏度左右的低温下膨胀系数为零。我国中巴资源一号卫星上的红外相机也率先采用了金属铍。我国还在进一步研发更轻质的复合纤维材料,以及高强度、高刚度的多孔结构材料。
唐芳/文
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